Мицеллярное заводнение как метод нефтеотдачи.

 

Содержание

 

Введение

 

     В международной практике роль воспроизводства  сырьевой базы нефтедобычи за счет внедрения современных методов  увеличения нефтеотдачи (тепловых, газовых, химических, микробиологических) на базе инновационных техники и технологий быстро растет и становится все более приоритетной.

     В настоящее время приоритетным направлением прироста запасов нефти в мировой  нефтедобыче является - развитие и промышленное применение современных интегрированных методов увеличения нефтеотдачи (МУН), которые способны обеспечить синергетический эффект в освоении новых и разрабатываемых нефтяных месторождений.

     Согласно  оценкам специалистов компании Зарубежнефть, за последнее десятилетие дополнительная добыча за счет применения современных МУН в России непрерывно снижается и в настоящее время ее объем в общей добыче нефти практически незаметен.

     Методы  увеличения нефтеотдачи (МУН) подразделяется на 2 группы:

     1. Гидродинамические методы увеличения нефтеотдачи, включают в себя различные методы интенсификации притока жидкости и скважине и их комбинации:

• Гидравлический разрыв пласта (ГРП), Газодинамический разрыв пласта (ГДРП);
• Щелевая разгрузка прискважинной зоны продуктивного пласта;
• Реагентная обработка скважин;
• Технология акустической обработки скважин;
• Технология электрогидравлической обработки скважин (ЭГУ);
• Азотно-импульсная обработка;
• Объемное волновое воздействие на месторождение;
• Виброволновое воздействие на породы продуктивного пласта;
• Технология электрической обработки скважин;
• Реагентно-гидроимпульсно-виброструйная обработка;

     2. Третичные методы увеличения  нефтеотдачи:

• Физико-химические методы (заводнение с применением поверхностно-активных веществ, полимерное заводнение, мицеллярное заводнение и т.п.);
• Газовые методы (закачка углеводородных газов, жидких растворителей, углекислого газа, азота, дымовых газов);
• Тепловые методы (вытеснение нефти теплоносителями, воздействие с помощью внутрипластовых экзотермических окислительных реакций);
• Микробиологические методы (введение в пласт бактериальной продукции или ее образование непосредственно в нефтяном пласте).

     Под термином «современные МУН» понимаются технологии, связанные с тепловым, газовым, химическим, микробиологическим воздействием на пласты.

 

1. Понятие о мицеллярных  растворах

 

     Мицеллярные растворы представляют собой микроэмульсии  состоящие из воды, углеводородной жидкости и стабилизированной смеси  мицеллообразований ПАВ. Они прозрачны, однородны и обладают бесконечно малым поверхностным натяжением на границе раздела. Эти растворы иногда называют «растворенной нефтью». Благодаря этим свойствам коэффициент нефтеотдачи при мицеллярном заводнении приближается к 1 или к 100%.

     Мицеллярный раствор подается в пласт в виде оторочки, дальнейшее продвижение его по пласту производиться полимерами, а затем закачивают воду.

     Конструкция ПАВ при которой в растворе появляются мицеллы, называются критической  концентрацией мицеллообразования (ККМ).

     Показатель  ККМ один из важнейших для мицеллярного раствора т.к. используемые для его приготовления нефтяные сульфаты, дорогостоящие химические реагенты.

     В состав мицеллярных растворов применяемых  для повышения нефтеотдачи помимо воды, углеводородных соединений и  ПАВ, обычно входит электролит и содтергент.

     Электролит  – хлорид натрия, сульфат алюминия или другая соль, обычно добавляют  для изменения вязкости мицеллярного раствора.

     Сотдтергит - это технический спирт служит для стабилизации раствора. А так  же для улучшения процесса солюбилизации воды или нефти¹.

     Главная особенность мицеллярных растворов  способность к солюбилизации  т.е самопроизвольному растворению  веществ в обычных условиях не растворимых в данном растворе (нефть  становиться растворимой в мицеллярной  системе «вода+ПАВ» хотя обычно она не растворяется).

2. Особенности мицеллярных  растворов

 

     Мицеллярные растворы — лиофильные коллоидные системы. В мицеллярных растворах  с высокополярной, обычно водной, растворяющей (дисперсионной) средой внутренняя часть  мицелл образует гидрофобные, а внешний слой — гидрофильные группы, в случае неполярных углеводородных сред внутри мицелл сосредоточены гидрофильные группы, снаружи — гидрофобные.

     Одно  из важнейших свойств мицеллярных  растворов — способность солюбилизировать (коллоидно растворять) вещества, практически  не растворимые в жидкой среде, содержащей мицеллы.

     Так, неполярные углеводороды и жиры солюбилизируются водными растворами мыл и белков, а вода — углеводородными растворами ПАВ. При этом солюбилизируемое вещество проникает в мицеллы, вызывая увеличение их объёма и изменение структуры; само же вещество может менять свои химические и физические свойства².

     Насыщенный  солюбилизатом мицеллярный раствор иногда называют микроэмульсией. В промышленном производстве используют многокомпонентные мицеллярные растворы, содержащие помимо мицеллообразующих ПАВ вспомогательные ПАВ, не образующие мицелл самостоятельно, различные растворённые или солюбилизированные органические и неорганические вещества.

     Мицеллярные растворы применяют в технологии полимеров, при обогащении полезных ископаемых, изготовлении смазочно-охлаждающих  жидкостей и др.

       В нефтедобывающей промышленности  мицеллярные растворы (главным образом на основе нефтяных сульфонатов) используют при заводнении продуктивных пластов для повышения их нефтеотдачи.

     Нагнетаемый в пласт мицеллярный раствор  улучшает изибрательное смачивание нефтесодержащей породы водой, способствуя  вытеснению остаточной нефти.

3. Метод мицеллярного  заводнения

 

     Мицеллярное заводнение — процесс вытеснения нефти оторочками мицеллярных растворов (МР), продвигаемых по пласту вначале  полимерным раствором, а затем водой. Такой раствор состоит из мицелл (микроассоциатов) или сгустков водо- и нефтерастворимых ПАВ, способных поглощать большие количества воды (до 80 % от объема раствора).

     При этом внешней фазой (дисперсной средой) остается нефть и, следовательно, мицеллярный  раство способен смешиваться в пористой среде (не образуя границ раздела и менисков) с нефтью, несмотря на содержание в нем большого количества воды³.

     С увеличением в растворе внутренней фазы мицеллы увеличиваются, что  приводит к обращению фаз: мицеллярный  раствор с внешней нефтяной фазой  переходит в раствор с внешней водной фазой, который хорошо смешивается с водой. В состав мицеллядного раствора входят углеводородная жидкость, вода и ПАВ различного состава, включая спирты.

     Содержание  ПАВ в растворе достигает 5—10%, и  поэтому мицеллярные растворы дороги. Для их продвижения по пласту используют растворы полимеров, высокая вязкость которых позволяет применять оторочки мицелярными растворами меньших объемов. Смесимость мицеллярных растворов с водой и нефтью, а также достаточно низкое поверхностное натяжение на границе раздела мицеллярного раствора с нефтью и водой создают благоприятные условия для вытеснения нефти.

     По  лабораторным данным ВНИИ, коэффициент  вытеснения при заводнении мицеллярными растворами составляет 80—98%. Степень  влияния их на коэффициент охвата недостаточно изучена.

 

Заключение

 

     Метод предложен американскими учеными, является одним из перспективных  методов, позволяющих возобновить  разработку полностью обводненного месторождения.

     Понятие о мицеллярных растворах и  работ по изучению электропроводности растворов ПАВ, показали, что в них находиться большие заряженные агрегаты-мицеллы. Они состоят из двух молекул. Конструкция ПАВ при которой в растворе появляются мицеллы, называются критической концентрацией мицеллообразования (ККМ).

     Теоретически  с помощью мицеллярных растворов можно вытеснить из пласта 100% нефти.

     Достаточно  высокий коэффициент охвата и  минимальное поверхностное натяжение  позволяет применять как при  вторичном воздействии на пласт, так и при первичном.

     Проведенные эксперименты в США показали, что закачка мицеллярных растворов в размере 10% от порового пространства позволяет добыть до 60% неизвлеченной при обычном заводнении нефти.

 

Список  литературы

 

1. Амелин  И.Д., Сургучев М.Л., Давыдов А.В. Прогноз  разработки нефтяных залежей на поздней стадии. М., Недра, 1994. - 308 с.
2. Сургучев М.Л. Вторичные и третичные методы увеличения нефтеотдачи пластов. - М.: Недра, 1985. - 308 с.
3. Шелепов В.В. Состояние сырьевой базы нефтяной промышленности России Повышение нефтеотдачи пластов. М.: Недра. 1992 – 330 с.